一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器，包括激光二極管光纖耦合模塊，其特征在于，所述激光二極管光纖耦合模塊輸出端的軸線上依次等軸設(shè)有第一平凸鏡、第二平凸鏡、平凸透鏡、YVO4+Nd:YVO4鍵合晶體、偏振片、電光Q、1/4波片、輸出鏡、倍頻晶體和平面分光鏡。本發(fā)明使用了輸出波長為878.6nm的激光二極管光纖耦合模塊，可以降低斯托克斯位移，提高量子效率，使熱透鏡效應下降40％以上，從而使固體激光器獲得更大功率、更好的高光束質(zhì)量；本發(fā)明采用直線型諧振腔，結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、環(huán)境適應性強裝配方便、更適合實現(xiàn)工業(yè)化的批量生產(chǎn)。
【專利說明】一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光器，具體是一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的大部分端面泵浦的激光器，采用的是808nm輸出的耦合光纖的激光二極管和聲光調(diào)Q系統(tǒng)。808nm激光二極管泵浦Nd:YV04激光晶體只能獲得中、小功率的激光輸出。隨著微精細加工等先進制造技術(shù)對激光功率及峰值功率、光束質(zhì)量的要求越來越高，傳統(tǒng)的808nm半導體激光泵浦固體激光器已由于激光晶體熱透鏡效應嚴重而表現(xiàn)出激光泵浦效率和光束質(zhì)量已經(jīng)很難滿足微精細加工的要求。
[0003]與808nm半導體激光泵浦Nd:YV04晶體相比，878.6nm激光二極管泵浦Nd:YV04激光晶體可以降低斯托克斯位移，提高量子效率，使熱透鏡效應下降40%以上，從而使固體激光器獲得更大輸出功率及更好的高光束質(zhì)量。
[0004]與Nd:YV04晶體相比，YV04+Nd:YV04鍵合晶體由于純YV04幾乎沒有熱透鏡效應，所以采用YV04+Nd:YV04鍵合晶體可以得到更高的功率輸出及更好的光束質(zhì)量。
[0005]目前市場上的大部分端面泵浦的激光器，采用的是聲光Q系統(tǒng)，由于聲光Q是通過將光束進行偏轉(zhuǎn)的原理進行鎖光，并且從鎖光狀態(tài)切換到放光狀態(tài)通常需要30ns以上的時間，很難在高重頻率條件下獲得脈寬< 1ns的激光。而電光Q，由于普克爾斯效應，使往返通過晶體的線偏振光的振動方向改變η/2，使諧振腔不能產(chǎn)生震蕩，鎖光性能相對聲光Q更好，而且電光Q從鎖光狀態(tài)切換到放光狀態(tài)只需要數(shù)個ns的時間，因此更容易獲得脈寬更窄、峰值功率更高的激光束。在一般采用聲光調(diào)Q的激光諧振腔中往往采用折疊腔的方式，增加聲光調(diào)Q的衍射能力，從而增加激光諧振腔的鎖光能力。但采用折疊腔后，諧振腔的損耗增多，因此采用直線型諧振腔配合電光Q的鎖光能力，可以得到更好的轉(zhuǎn)換效率及峰值功率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種高重復頻率、脈寬窄、光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高且諧振腔為直線型平凸腔的高重頻窄脈寬單模綠光激光器，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]—種高重頻窄脈寬單模綠光激光器，包括激光二極管光纖稱合模塊，所述激光二極管光纖耦合模塊輸出端的軸線上依次等軸設(shè)有第一平凸鏡、第二平凸鏡、平凸透鏡、YV04+Nd:YV04鍵合晶體、偏振片、電光Q、1/4波片、輸出鏡、倍頻晶體和平面分光鏡，所述激光二極管光纖耦合模塊輸出的激光波長為878.6nm，所述第一平凸透鏡和第二平凸透鏡組成光學準直和聚焦系統(tǒng)，所述平凸透鏡、YV04+Nd:YV04鍵合晶體、偏振片、電光調(diào)Q、l/4波片和輸出鏡組成的直線型激光諧振腔；
[0009]所述高重頻窄脈寬單模綠光激光器的工作步驟如下:
[0010](I)所述激光二極管光纖耦合模塊的輸出端位于光學準直和聚焦系統(tǒng)的前焦點，激光二極管光纖耦合模塊發(fā)出的發(fā)散泵浦光經(jīng)過第一平凸透鏡后被準直為平行光，平行光經(jīng)過第二平凸鏡進行聚焦；
[0011](2)所述第二平凸鏡聚焦后的激光經(jīng)過平凸透鏡后被聚焦到Y(jié)V04+Nd:YV04鍵合晶體的中心，使得YV04+Nd:YV04鍵合晶體輸出波長為1064nm的紅外基頻光；所述紅外基頻光通過電光Q轉(zhuǎn)變成高重頻窄脈寬的1064nm紅外基頻光通過輸出鏡輸出；
[0012](3)所述高重頻窄脈寬的1064nm紅外基頻光經(jīng)直線型激光諧振腔輸出后直接進入倍頻晶體進行倍頻；通過倍頻晶體后的混合激光包括未倍頻的波長為1064nm紅外基頻光和波長為532nm綠激光，所述混合激光通過平面分光鏡將波長為1064nm的基頻光反射掉，實現(xiàn)波長為532nm純綠激光的輸出。
[0013]作為本發(fā)明進一步的方案:所述倍頻晶體采用臨界相位匹配的LBO晶體或者KTP晶體。
[0014]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述YV04+Nd:YV04鍵合晶體中Nd:YV04的摻雜濃度小于0.5at% ο
[0015]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述激光二極管光纖耦合模塊、YV04+Nd:YV04鍵合晶體及倍頻晶體均采用高精度熱電致冷片進行溫度控制，控溫精度為+/-0.1°C。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0017](I)本發(fā)明使用了輸出波長為878.6nm的激光二極管光纖耦合模塊，與通常使用的輸出的808nm波長的激光二極管相比，878.6nm激光泵浦Nd:YV04激光晶體可以降低斯托克斯位移，提高量子效率，使熱透鏡效應下降40%以上，從而使固體激光器獲得更大功率、更好的高光束質(zhì)量。
[0018](2)本發(fā)明使用了 YV04+Nd:YV04 鍵合晶體，與 Nd:YV04 晶體相比，YV04+Nd:YV04鍵合晶體由于純YV04幾乎沒有熱透鏡效應，所以采用YV04+Nd:YV04鍵合晶體可以得到更高的功率輸出及更好的光束質(zhì)量。
[0019](3)本發(fā)明使用了直線型諧振腔配合高重頻的電光Q系統(tǒng)，泵浦光到基頻光的轉(zhuǎn)換效率可達到55%以上，最高可以輸出15瓦以上的綠光，頻率可達200KHz以上的單模綠激光，適用于先進工業(yè)加工中的精密加工領(lǐng)域。
[0020](4)本發(fā)明采用直線型諧振腔，結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、環(huán)境適應性強裝配方便、更適合實現(xiàn)工業(yè)化的批量生產(chǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023]請參閱圖1，本發(fā)明實施例中，一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器，包括激光二極管光纖耦合模塊1，所述激光二極管光纖耦合模塊I輸出端的軸線上依次等軸設(shè)有第一平凸鏡2、第二平凸鏡3、平凸透鏡4、YV04+Nd:YV04鍵合晶體5、偏振片6、電光Q7、l/4波片8、輸出鏡9、倍頻晶體10和平面分光鏡11，所述激光二極管光纖耦合模塊I輸出的激光波長為878.6nm，所述倍頻晶體10采用臨界相位匹配的LBO晶體或者KTP晶體，所述第一平凸透鏡2和第二平凸透鏡3組成光學準直和聚焦系統(tǒng)，所述平凸透鏡4、YV04+Nd:YV04鍵合晶體5、偏振片6、電光調(diào)Q7、l/4波片8和輸出鏡9組成的直線型激光諧振腔；
[0024]所述高重頻窄脈寬單模綠光激光器的工作步驟如下:
[0025](I)所述激光二極管光纖耦合模塊I的輸出端位于光學準直和聚焦系統(tǒng)的前焦點，激光二極管光纖耦合模塊I發(fā)出的發(fā)散泵浦光經(jīng)過第一平凸透鏡2后被準直為平行光，平行光經(jīng)過第二平凸鏡3進行聚焦，激光二極管光纖耦合模塊采用高精度熱電致冷片進行溫度控制，控溫精度為+/-ο.rc ；
[0026](2)所述第二平凸鏡3聚焦后的激光經(jīng)過平凸透鏡4后被聚焦到Y(jié)V04+Nd:YV04鍵合晶體5的中心，所述YV04+Nd:YV04鍵合晶體5中Nd:YV04的摻雜濃度小于0.5&七％，使得YV04+Nd:YV04鍵合晶體5輸出波長為1064nm的紅外基頻光；所述紅外基頻光通過電光Q7轉(zhuǎn)變成高重頻窄脈寬的1064nm紅外基頻光通過輸出鏡9，所述YV04+Nd:YV04鍵合晶體采用高精度熱電致冷片進行溫度控制，控溫精度為+/-ο.rc ；
[0027](3)激光經(jīng)直線型激光諧振腔輸出后直接進入倍頻晶體10進行倍頻；通過倍頻晶體10后的混合激光包括未倍頻的紅外波長為1064nm基頻光和波長為532nm綠激光，所述混合激光通過平面分光鏡11將波長為1064nm的基頻光反射掉，實現(xiàn)波長為532nm純綠激光的輸出，所述倍頻晶體10采用高精度熱電致冷片進行溫度控制，控溫精度為+/-0.1°C。
[0028]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0029]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器，包括激光二極管光纖耦合模塊，其特征在于，所述激光二極管光纖耦合模塊輸出端的軸線上依次等軸設(shè)有第一平凸鏡、第二平凸鏡、平凸透鏡、YV04+Nd:YV04鍵合晶體、偏振片、電光Q、l/4波片、輸出鏡、倍頻晶體和平面分光鏡，所述激光二極管光纖耦合模塊輸出的激光波長為878.6nm，所述第一平凸透鏡和第二平凸透鏡組成光學準直和聚焦系統(tǒng)，所述平凸透鏡、YV04+Nd:YV04鍵合晶體、偏振片、電光調(diào)Q、1/4波片和輸出鏡組成的直線型激光諧振腔； 所述高重頻窄脈寬單模綠光激光器的工作步驟如下: (1)所述激光二極管光纖耦合模塊的輸出端位于光學準直和聚焦系統(tǒng)的前焦點，激光二極管光纖耦合模塊發(fā)出的發(fā)散泵浦光經(jīng)過第一平凸透鏡后被準直為平行光，平行光經(jīng)過第二平凸鏡進行聚焦； (2)所述第二平凸鏡聚焦后的激光經(jīng)過平凸透鏡后被聚焦到Y(jié)V04+Nd:YV04鍵合晶體的中心，使得YV04+Nd:YV04鍵合晶體輸出波長為1064nm的紅外基頻光；所述紅外基頻光通過電光Q轉(zhuǎn)變成高重頻窄脈寬的1064nm紅外基頻光通過輸出鏡輸出； (3)所述高重頻窄脈寬的1064nm紅外基頻光經(jīng)直線型激光諧振腔輸出后直接進入倍頻晶體進行倍頻；通過倍頻晶體后的混合激光包括未倍頻的波長為1064nm紅外基頻光和波長為532nm綠激光，所述混合激光通過平面分光鏡將波長為1064nm的基頻光反射掉，實現(xiàn)波長為532nm純綠激光的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器，其特征在于，所述激光二極管光纖耦合模塊、YV04+Nd:YV04鍵合晶體及倍頻晶體均采用高精度熱電致冷片進行溫度控制，控溫精度為+/-0.1°C。
【文檔編號】H01S3/0941GK104253375SQ201410295146
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】沈宏華, 張堅發(fā), 周世平, 柯順琦 申請人:銳萊特精密光電技術(shù)無錫有限公司